自然环境高温对长江中下游地区中稻结实率的影响及模拟

利用长江中下游地区6个代表站2004—2011年中籼迟熟水稻品种区试资料及1984—2013年逐日最高气温资料,通过分析田间环境下逐日最高气温与水稻结实率的关系发现,长江中下游地区中稻高温敏感时段主要在水稻齐穗期前36天至齐穗期前4天。其中,齐穗期前14天左右(减数分裂期前后)高温对结实率的影响最为显著。在此基础上,利用水稻高温败育模型,根据各样本水稻减数分裂期逐日最高气温,实现研究区域站点尺度水稻高温败育的定量模拟预测。模型对高温年份2004年和2007年各站点水稻相对结实率模拟和预测的均方根误差分别为4.74%和2.84%。分析表明,利用基于水稻高温败育模型的定量模拟方法,可对长江中下游地区水稻高温热害情况进行较好预测。

基于养分回用-化肥替代的农业面源污染氮负荷削减策略及技术

有效削减农业面源氮污染负荷是提升水环境质量的关键,也是当前关注的热点之一。氮排到水体是污染源,但其本身是农作物生长必需的营养元素。为此,提出了基于养分回用-替代化肥的农业面源污染氮负荷削减策略,利用农业生产系统对农业面源污染排放的氮进行消纳和回用,减少农田化肥氮投入并有效削减排入到水环境中的氮,达到农业生产与环境保护的双赢。重点介绍了面源污水中氮的农田直接回用、水生植物回收-有机肥还田替代、环境材料吸附净化-回收还田等几种技术途径及其应用,并指出了目前存在的不足及以后发展的方向。

长江中下游地区太阳辐射变化及其对光合有效辐射的影响

利用太阳辐射、日照时数及大气气溶胶光学厚度等资料,采用线性趋势、Mann-Kendall检验等分析方法,研究了近50年长江中下游地区太阳辐射变化特征、原因及其对光合有效辐射(PAR)的影响。结果显示:1961～2010年长江中下游地区总辐射在1991年前、后呈先下降后上升趋势;整个时期,散射辐射占总辐射的比重不断增加,直接辐射占总辐射的比重不断减少;受太阳辐射及其组成变化的影响,1961～2010年该地区PAR呈下降趋势,但PAR占总辐射的比例明显上升。进一步分析结果表明,1991年以前总辐射下降的主要原因是日照时数减少造成直接辐射量下降;1991年以后,受直接辐射强度增强的影响,直接辐射量的下降趋于平缓,该时段内总辐射的上升主要和大气气溶胶增加所引起的散射辐射量上升有关。

利用农业副产物制作低成本吸附材料的研究现状与展望

将农业副产物制作成高效的低成本生物吸附剂,用于污染水体的净化处理,具有广阔的应用前景。这一方面为资源化利用农业副产物提供了一条新途径,另一方面为水体净化提供了新的低成本吸附材料。鉴于此,近年来基于农业副产物的低成本生物吸附剂得到大量研究。该研究综述了近年来基于农业副产物的低成本吸附剂运用于废水净化处理的研究现状,着重分析了基于农业副产物的原始生物吸附材料、采用化学修饰处理农业副产物和采用物理技术处理农业副产物3种制作方法,总结了该类研究面临的问题,并对将来的研究方向进行了展望。

配方施肥对水稻生产和经济、环境效益的影响

苏州市吴中区是农业面源污染防控的重点区域,推行配方施肥模式是该区实现种植业肥料减量的主要手段。但是,测土配方施肥模式的制定以作物产量的提升和保障为侧重,缺少对经济、环保等多方综合性需求的回应。针对该区已沿用4 a的水稻配方施肥模式,本研究设置包含配方施肥模式和常规施肥模式的缺素试验,测定水稻养分利用、农田氮磷排放、农户经费收支等指标,分析配方施肥模式的经济、环境效益。研究结果显示,现有配方施肥模式在减少养分投入的条件下仍能够保障水稻产量,且提高磷钾肥利用效率6.35~28.59个百分点,降低氮流失量36%,减少用于肥料购置的经济投入35%,增加农户净利润2558元∙hm^(-2),实现生产、经济和环境多方效益的兼顾。基于养分利用效率,现有配方施肥模式仍有进一步减少肥料投入的余地。为保障土壤生产力的可持续性,建议增加一定比例的有机肥投入,且以4~5 a为周期,对配方肥养分配比和配方施肥模式进行调整,构筑生产中的动态物质平衡,为农业绿色发展提供技术支撑。

不同因素对柠檬酸浸提-硅钼蓝比色法测试土壤有效硅的影响及优化措施

准确测定土壤中有效硅含量可以了解土壤硅素肥力状况,有助于指导施肥、改善土壤质量。同时土壤中有效硅含量作为第三次全国土壤普查必测的一项参数,有利于全面摸清土壤硅的含量水平。通过改变浸提方式、浸提剂浓度以及显色方式等参数对柠檬酸浸提-硅钼蓝比色法测试土壤有效硅进行考察,对测试过程中的影响因素进行分析,并进行针对性的优化,最后对改进后的测试条件进行方法学研究。结果表明,浸提时间不足、浸提剂浓度偏低以及显色时温度不稳定均会导致所测的有效硅含量偏低。采用连续振荡2 h的方式浸提、增加浸提剂浓度为0.050 mol/L、显色过程全程于35℃水浴中操作等措施可以较好地减少误差,获得更准确的结果。改进后的方法线性良好,相关系数r为0.999 6,检出限为1.0 mg/kg,精密度RSD(n=6)最大为2%,准确度相对误差最大为-4.7%。测定结果可靠,可以为第三次全国土壤普查内业检测提供参考和借鉴。

对稻麦秸秆还田问题的思考

众所周知,秸秆还田是提高土壤肥力与防止秸秆焚烧的一个十分重要途径,同时,秸秆也是宝贵的再生资源,多级利用可以发挥其最大的效益,这是否意味着稻麦秸秆能长期连续全量还田?或秸秆可以全部收集离地?本文以江苏省农业科技自主创新项目阶段性研究成果为基础,结合国内外相关文献资料,通过探讨稻麦秸秆全量还田对产量和土地持续生产力的影响及其环境效应,对稻麦秸秆最大还田量进行了分析,同时讨论了基于维持土地生产力的稻麦秸秆最低还田量问题,旨在为稻麦秸秆还田或收集利用提供参考。研究结果表明,为维持土壤地力的持续提高,一定量的秸秆还田是必要的;稻麦秸秆全量还田对稻麦有增产作用,可减少农田氮、磷径流损失,并能显著提高土壤肥力水平,但麦秸还田会增加稻田温室气体排放;因此,在条件允许下,应避免或减少麦秸还田。

江苏省稻麦秸秆收集利用现状分析及对策

以江苏省稻麦秸秆收集为例，采用问卷调查与实地调研相结合的方法，调查了稻麦秸秆收集利用现状；结合当地稻麦收获期间的气象资料，分析了稻麦秸秆收集面临的困难。结果显示：（1）目前稻麦秸秆的主要利用方式是直接还田，供调研2个乡（镇）秸秆还田农户分别占调研户数的22.01％和28.75％；2个乡（镇）均有部分稻麦秸秆没有得到有效处理，乡（镇） B 50％以上的农户稻麦秸秆未被利用，被遗弃和焚烧的比例高达55％以上；（2）稻麦收获季节旬降水量为7.21～87.28 mm，旬降水时间为1？53～5.00 d，降水天气不仅影响稻麦的适时收获，更严重影响着秸秆的收集打捆、运输与贮存；（3）稻麦收获时间相对集中，大量秸秆短时间内产生，收种时间几乎完全重叠，可供秸秆收集的时间极短；（4）秸秆收集效益低，农户收集运输的收益约为60～90元· d－1，低于外出务工收入，难以吸引社会资本投入到秸秆收贮产业；（5）秸秆收集打捆装备缺乏，现有收集装备及技术亟需改进和完善，秸秆收集机械化水平低，直接影响到收集效率。因此，可收集时间短、受天气影响大、收集效益低、收集机械化水平低是当前阻碍稻麦秸秆收集的主要问题，应提升秸秆收集效益驱动力，加快稻麦收割打捆机研发，建立秸秆收集长效运行机制，以解决秸秆收集难题。

分蘖期淹水胁迫对水稻地上部物质分配及产量构成的影响

为探讨分蘖期淹水对不同水稻品种地上部物质分配及产量构成的影响,以南粳46和扬两优8号为供试品种,于水稻分蘖期设置不同淹水深度(全淹、半淹)和淹水持续时间(1 d、3 d、6 d)处理,分析不同品种水稻地上部物质分配及产量对淹水胁迫的响应。结果表明,分蘖期全淹处理后,两品种水稻绿叶和茎鞘生物量占地上部分总生物量比例均出现减少,黄叶比例增加。随着淹水时间延长,水稻受害程度加剧,其恢复过程越缓慢。相较于全淹处理,半淹处理对水稻的影响并不明显。水稻单穴穗数减少、单穗产量下降是分蘖期淹水后产量下降的主要原因。不论从淹水后水稻绿叶和茎蘖存活率、灾后恢复能力还是产量来看,扬两优8号耐涝性均强于南粳46。

“十三五”江苏省秸秆综合利用策略与秸秆产业发展的思考

为了科学、可持续推进秸秆禁烧与综合利用工作,本文综述了近年来江苏省秸秆禁烧与综合利用工作在政策、技术等方面取得的重要进展。在此基础上,提出"十三五"江苏省秸秆综合利用策略,应着重考虑7个问题:(1)精准估算秸秆产生与可收集量,科学规划秸秆收集利用规模;(2)继续坚持将秸秆还田作为秸秆禁烧与秸秆利用最重要的途径;(3)加快构建高效完整的秸秆收、储、运体系,突破稻、麦收割秸秆打捆一体化装备;(4)科学合理地制订秸秆饲料化利用发展目标;(5)坚持因地制宜原则,开拓与充分挖掘秸秆就地消纳潜力;(6)积极有序稳妥地推进秸秆工业化利用进程;(7)确立"区域统筹、整体推进、全量利用、终端扶持"的工作思路。同时强调,秸秆全面禁烧与全量利用还需要品种改良、种植制度调整以及社会各部门长期不懈努力和通力合作,才能使江苏省秸秆综合利用真正走向市场化、工业化、规模化、标准化与常态化。

渍害胁迫时期和持续时间对冬小麦产量及其构成因素的影响

为研究渍害胁迫时期和持续时间对小麦产量及其构成因素的定量化影响,以扬麦13号为供试品种,在拔节期、孕穗期和灌浆期,开展不同渍害胁迫持续时间(0、5、10和15d)的盆栽试验,观测不同渍害胁迫处理下小麦产量及其构成因素的变化。结果表明,不同生育时期发生渍害胁迫均可导致小麦减产,且随渍害胁迫时间的延长,小麦产量下降均达到显著水平(P<0.05)。渍害胁迫造成的减产呈现为孕穗期>拔节期>灌浆期,渍害胁迫每增加1天,孕穗期、拔节期和灌浆期小麦单株产量分别下降0.79、0.59和0.48g,表明孕穗期是小麦渍害胁迫的敏感期。此外,不同生育时期渍害胁迫对小麦产量构成的影响存在明显差异。拔节期渍害胁迫同时降低小麦株穗数、穗粒数和千粒重,但主要通过降低小麦穗粒数造成产量下降;灌浆期渍害胁迫对小麦株穗数和穗粒数的影响较小,主要通过降低千粒重造成小麦产量下降;孕穗期处于小麦从营养生长转为生殖生长阶段,此时发生渍害胁迫,对小麦株穗数和穗粒数的影响大于灌浆期,对千粒重的影响大于拔节期,因此,孕穗期渍害胁迫造成小麦减产最严重。为预防渍害胁迫造成小麦严重减产,应在孕穗期前后密切关注天气状况,在田间及时开沟排水。

4种水生植物深度净化村镇生活污水厂尾水效果研究

通过设置动态模拟试验,持续进水、出水条件下分析比较了漂浮植物凤眼莲和水浮莲、沉水植物轮叶黑藻和挺水植物黄菖蒲对村镇生活污水厂(一级A标准)尾水深度净化效果,筛选出具有去污效果优势的水生植物,为优化水生植物生态修复工程技术在尾水深度净化中的应用提供依据。结果表明:经水生植物深度净化后,尾水水质得到明显改善,漂浮植物凤眼莲和水浮莲对尾水氮、磷的净化效果优于挺水植物黄菖蒲和沉水植物轮叶黑藻。试验周期内,污水厂尾水总氮、总磷和高锰酸盐指数(CODMn)平均浓度为12.22 mg?L-1、0.38mg?L-1和3.88 mg?L-1,凤眼莲、水浮莲、轮叶黑藻、黄菖蒲和对照各系统的总氮平均去除率分别为46.25%、45.74%、43.41%、38.39%和29.22%,总磷去除率分别为36.84%、34.21%、31.58%、28.95%和26.32%,CODMn去除率分别为42.27%、30.93%、32.47%、32.47%和37.89%。凤眼莲、水浮莲、黄菖蒲和轮叶黑藻生物量净增长率分别为550.5%、418.8%、210.6%和80.3%,凤眼莲生物量净增率最大。各处理系统内凤眼莲、水浮莲、黄菖蒲和轮叶黑藻对尾水氮富集量分别为7.36 g、2.33 g、5.12 g和4.46 g,对磷的富集量分别为0.60 g、0.19 g、0.33 g和0.78 g,凤眼莲富集氮能力优于另外3种水生植物,轮叶黑藻磷富集量高于另外3种水生植物。凤眼莲、水浮莲、黄菖蒲和轮叶黑藻植株吸收作用对尾水总氮去除的表观贡献率分别为15.29%、4.90%、11.17%和11.34%,对尾水总磷去除的表观贡献率分别为50.34%、17.17%、35.24%和76.34%。因此,可利用漂浮植物凤眼莲和沉水植物轮叶黑藻立体复合种养的方式深度净化生活污水厂尾水。

载镧生物炭的优化制备及其对水体中砷的吸附

以玉米秸秆为原材料优化制备用于吸附水体中五价砷的载镧生物炭(La-biochar),对其表面进行了系统表征,同时考察了环境条件对载镧生物炭吸附性能的影响.结果表明:相比负载前生物炭,负载后生物炭表面更粗糙,比表面积增大4.6倍,同时表面成功负载有大量镧元素.以获取对五价砷的最大吸附能力为目的,通过响应面模型获得La-biochar的优化制备条件为:物料比w(La)/w(秸秆)=9.47%,停留时间=20min,热解温度=300oC.中性和酸性环境条件有利于La-biochar对砷酸根的吸附,而碱性条件则有不利影响;较高浓度的CO32-显著降低其对砷酸根吸附,而同样浓度的Cl-和F-不会造成明显影响.

稻麦秸秆直接还田技术发展现状及展望

秸秆直接还田是解决当前禁止秸秆焚烧与有效利用问题的最重要、最有效手段,而"如何还下去"是秸秆还田措施能否顺利实施的前提与基础。本文以江苏省农业科技自主创新项目阶段性研究成果为基础,结合国内外相关文献,尤其是江苏省内相关资料,综述了切碎旋耕(翻埋)还田、留高茬麦套稻全量还田、沟埋还田与覆盖还田等4种主要稻麦秸秆直接还田技术、还田机械的研究与应用现状,提出了秸秆直接还田需要进一步研究解决的问题,以期为秸秆直接还田、禁止秸秆焚烧工作顺利开展提供有益的思路。

载镧生物质炭吸附水体中As(Ⅴ)的过程与机制

将镧氧化物的纳米颗粒通过浸渍、负载、炭化等流程负载到以玉米秸秆为原材料制备的生物质炭(Biochar)表面,得到了对水体中As(Ⅴ)具有高效吸附性能的载镧生物炭(La-biochar)。采用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线电子能谱(XPS)对制备所得La-biochar进行了表征,研究了吸附剂用量、接触时间、初始p H值和初始As(Ⅴ)浓度等因素对吸附过程的影响,同时探讨了吸附机制。结果表明:La-biochar对As(Ⅴ)的去除效率随着吸附剂量的增加而增加,最优吸附剂投加量为2.0 g·L-1;La-biochar对As(Ⅴ)的吸附动力学过程数据遵循准二级吸附动力学方程,Langmuir吸附等温模型更适合描述La-biochar对As(Ⅴ)的吸附,并且吸附能力随着初始溶液p H值的增大而减小;La-biochar对As(Ⅴ)的吸附主要归结为复杂的离子交换过程。研究表明,La-biochar是一种高效的除砷吸附剂,具有一定的应用潜力。

生物质炭介导生防微生物抑制辣椒疫霉的作用

生物质炭可有效防控土传病害,筛选并鉴定出生物质炭介导下的生防微生物,可为研究生物质炭防病机理和强化生物质炭防病效果提供理论依据。本研究首先进行秸秆生物质炭防控辣椒疫病盆栽试验,利用定量PCR和平板计数明确生物质炭在防控辣椒疫病时可富集的已知生防微生物,再通过选择性培养基初筛和定殖复筛筛选出生物质炭可富集的潜在生防微生物菌株,最后研究各菌株在土壤中对辣椒疫霉的抑制作用。结果表明,秸秆生物质炭使根际辣椒疫霉数量显著降低95.1%、辣椒疫病发生率显著降低91.1%,并使具有生防功能的木霉菌、青霉菌、曲霉菌、芽孢杆菌、假单胞菌和鞘氨醇单胞菌数量显著增加2.22倍、4.09倍、3.89倍、2.45倍、1.45倍和1.30倍。通过平板初筛得到可能被生物质炭富集的22株潜在生防菌株。定殖复筛剔除部分假性生物质炭介导菌株,获得可明确被生物质炭富集的2株木霉菌、3株青霉菌、2株曲霉菌、3株芽孢杆菌、3株假单胞菌、3株链霉菌和2株鞘氨醇单胞菌。木霉菌(TR1和TR3)、青霉菌(PE1)、曲霉菌(AS1和AS2)、芽孢杆菌(BA1、BA2和BA3)、假单胞菌(PS1和PS3)、链霉菌(ST1、ST4和ST5)13个菌株可显著削减土壤辣椒疫霉数量。其中,所有木霉菌和曲霉菌菌株(TR1、TR3、AS1和AS2)及芽孢杆菌(BA1和BA2)、假单胞菌(PS1和PS3)和链霉菌(ST1)9个菌株与生物质炭具有显著的协同抑制辣椒疫霉效果。因此,防控辣椒疫病时,木霉菌、曲霉菌、芽孢杆菌、假单胞菌和链霉菌是生物质炭介导下的主要防病微生物。

农田汇水河道水生植物原位净化工程处理效果分析

为了研究水生植物原位净化工程处理效果,于2017年5—11月,在江苏省泗洪县四河乡的农田汇水河道,利用水葫芦和绿狐尾藻构建组合生态浮床,沿着水流方向设置4个水质采样点,每月监测水体基本理化指标,主要包括水温(T)、酸碱度(pH)、溶解氧(DO)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(CODCr)、悬浮物(SS),分析河段水质沿程变化;在试验开始时、每次采收时监测单位面积植物生物量,干物质含量与氮磷含量,计算植物氮磷富集量。结果显示:植物种养后,沿程各采样点数据对比,水体pH值逐渐趋于中性;各采样时间数据对比,水体DO浓度呈升高趋势。在植物旺盛生长期(7—10月),组合生态浮床对河段水体TN、TP、COD和SS的沿程总消减率分别为50.41%~78.00%、44.62%~73.33%、46.15%~57.82%和33.33%~52.38%,其中最高值出现在8月。按照有效试验周期180 d(5—10月)计算,水葫芦的氮、磷去除量分别约为0.76 g·m^-2·d^-1和0.09 g·m^-2·d^-1;绿狐尾藻的氮、磷去除量分别约为1.17 g·m^-2·d^-1和0.08 g·m^-2·d^-1。除了植物自身的吸收作用,根系微生物降解作用在污染物净化过程中也发挥了重要作用。在农田汇水河道原位净化工程中,水葫芦与绿狐尾藻组合生态浮床大幅消减水体氮磷浓度,有效降解有机物及拦截颗粒物,对于缓解下游水域富营养化问题具有积极的意义。

生物炭缓解稻麦轮作区小麦渍害胁迫的作用

稻麦轮作是长江中下游地区最主要的粮食生产方式,然而在该地区季风气候的背景下,小麦生长季易发生渍害胁迫,导致小麦减产甚至绝收。施用生物炭是一种有效的土壤改良方式,目前,已在长江中下游稻麦轮作区开展应用研究,但定量评估施用生物炭对长江中下游地区小麦渍害的影响研究尚未见报道。开展土柱和小区试验,研究水稻秸秆生物炭对稻麦轮作土壤和小麦生长前期的影响。结果表明,施用生物炭能显著降低稻麦轮作土壤的容重。不同深度的土壤水分动态变化也表明,施用生物炭有利于土壤水分向下迁移,可改善稻麦轮作土壤排水不畅的特点。同时,与未施用生物炭的处理相比,施用10 t hm-2生物炭能加快小麦出苗,促进小麦生长。播种后90 d的采样结果显示,施用生物炭处理下小麦株高、主根长和最后一片完全叶的叶绿素相对含量(SPAD值)均显著高于对照(p<0.05)。根系特征显示,施用生物炭处理下的小麦主根长虽然显著高于对照,但2个处理间的总根长和总根面积却无显著差异。综上,施用生物炭能显著改善稻麦轮作土壤的排水条件,促进小麦前期生长,将有助于小麦在关键生育期抵御渍害胁迫。

夏季逐月东亚高空急流异常对我国降水的影响

根据1981～2010年NCEP/DOE再分析资料与中国160站降水资料,利用统计学、物理量诊断等方法,探讨夏季东亚季风环流系统重要成员——东亚高空西风急流位置、强度逐月变化与我国降水的关系。分析表明:6～8月东亚高空西风急流比各自气候态位置偏南(北)时,易造成6月华南、江南地区降水、7月江淮流域降水以及8月长江中上游地区降水偏多(少)。本文重点分析2010年6月、2007年7月及2006年8月东亚高空西风急流位置异常时东亚高、低纬度环流特征及其对我国降水影响的物理成因。研究发现:2010年6月东亚高空西风急流稳定在35°N以南。急流轴南侧(北侧)为强辐散(辐合)距平,相应低层辐合(辐散),造成江南、华南地区从低层至高层的强上升运动,配合整层偏西水汽通量距平,为该地区持续性降水提供了有利的动力和水汽条件;2007年7月东亚高空急流位置偏南、强度偏弱,急流月内尺度扰动偏强,使得东亚中高纬度冷空气活动频繁,造成淮河流域出现持续性暴雨;2006年8月东亚高空西风急流位置持续偏北、强度偏强,有利西太平洋副高西伸、北抬,我国四川—重庆地区受副高控制,出现了极端高温干旱天气。

夏季东亚高空副热带西风急流季节内异常的环流特征及前兆信号

位于东亚中纬度上空的东亚高空副热带西风急流是东亚季风环流系统中的重要成员,我国夏季降水雨带的季节内变化受东亚高空副热带西风急流位置季节内异常变化影响。根据1979~2008年中国降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及NOAA ERSST V3月平均海表温度资料,利用统计分析和物理量诊断方法对夏季东亚高空副热带西风急流位置季节内异常的东亚大气环流特征及外强迫信号的物理过程进行了探讨。研究指出:6月东亚高空副热带西风急流位置异常主要受欧亚大陆中高纬东传的Rossby波列位相变化影响,春季北大西洋海温异常是欧亚大陆中高纬度Rossby波列位相变化的最显著的外强迫信号;7月东亚高空副热带西风急流位置异常主要受西太平洋热带向副热带传播的Rossby波列位相变化影响,春季西太平洋热带海温异常是西太平洋热带向副热带传播的Rossby波列位相变化的最显著的外强迫信号;8月东亚高空副热带西风急流位置异常主要受南亚大陆向东亚大陆热带、副热带传播的Rossby波列位相变化影响,春季印度洋海温异常是南亚大陆向东亚大陆热带、副热带传播的Rossby波列位相变化的最显著的外强迫信号。